Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TUYẾN ỐNG MỎ SƯ TỬ NÂU 2 1.1. Tổngquanvềcôngtrìnhđườngống 2 1.1.1. Trênthếgiới 2 1.1.2. TạiViệt Nam 5 1.2. GiớithiệuchungvềmỏSưTửNâu 7 1.2.1. HiệntrạngmỏSưTửNâu 7 1.2.2. Giớithiệuvềgiànkhaithác STNS 9 1.3. QuyhoạchmỏSưTửNâugiànkhaithác STNS 9 1.3.1. Nhữngcăncứđểquyhoạchmỏ 9 1.3.2. Nhữngyêucầuthiếtkế, quyhoạchhệthốngkhaithácmỏ 10 1.3.3. Nhữngyêucầucơbảnthiếtkế, xâydựng, khaitháchệthốngthugom 10 1.3.4. Sơđồquyhoạchmỏ 11 1.3.5. HệthốngđườngốngnộimỏSưTửNâu 13 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG 15 2.1. Đặtvấnđề 15 2.2. Cácdạngănmòn 15 2.2.1. Theo vịtrícủaquátrìnhănmòn 15 2.2.1.1. Môitrườngtrongống 15 2.2.1.2. Môitrườngngoàiống 15 2.2.2. Phânloạitheohìnhthái 16 2.3. Nguyênnhânănmòn 19 2.3.1. Ănmòn do môitrườngbêntrongống 19 2.3.2. Ănmòn do môitrườngngoàiống 19 2.3.3. Ănmòn Galvanic 19 2.3.4. Ănmònốngmớivàốngcũ 20 2.3.5. Ănmòn do visinhvật 20 2.4. Kiểmtraănmònvàbảodưỡngđườngống 20 2.4.1. Mụcđíchcủaviệckiểmtraănmònđườngống 20 2.4.2. Kiểmtrasựănmòntrênđườngống 21 2.4.3. Cácdụngcụkiểmtra 24 2.4.4. Xácđịnhđộdàyloạibỏđườngống do ănmòn 24 CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG 26 3.1.Vaitròcủaviệcchốngănmònđườngống 26 3.2. Cácphươngphápkiểmtravàpháthiệnănmòn 26 3.2.2. Coupon 26 3.2.3. Khớpnốikiểmtravàtrụccuốn 27 3.2.4. Đobằngcácthiếtbịđiệntử 27 3.2.5. Phântíchhóahọc 28 3.2.6. Hoạtđộngcủavikhuẩn 29 3.2.7. Thiếtbịkiểmtrabềmặt 30 3.3. Cácphươngphápbảovẹchốngănmòn 30 3.3.1. Vậtliệuchốngănmòn 30 3.3.2. Lớpphủchốngănmòn 32 3.3.3. Sửdụngchấtứcchế 35 3.3.4. PhươngphápbảovệCathod 37 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHỐNG ĂN MÒN CHO TUYẾN ỐNG DẪN DẦU MỎ SƯ TỬ NÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANODE HI SINH 39 4.1. Giớithiệuvềphươngpháp anode hysinh 39 4.2. Chọnvậtliệulàm anode 42 4.3. Cácbướctínhtoán 44 4.4. Sốliệuđầuvào 48 4.5. Tínhtoánsốlượng Anode bảovệ 49 4.5.1. Tínhtoánsốlượng Anode bảovệtuyếnốngdẫndầutừgiàn STNS tới STNN 49 4.5.2. Tínhtoánsốlượng Anode bảovệtuyếnốngdẫndầutừ STNS tới WHPB 52
1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TUYẾN ỐNG MỎ SƯ TỬ NÂU 1.1 Tổng quan công trình đường ống 1.1.1 Trên giới Hầu hết người liên tưởng từ "đường ống” với đường ống nước nóng lạnh mà họ nhìn thấy nhà họ Ngoài ra, hầu hết nhìn thấy đường ống nhựa đặt đường phố đường giao thông để phân phối khí đốt tự nhiên địa phương Nhưng nhiều người có hàng trăm hàng ngàn số đường ống lớn dẫn qua quốc gia đại dương để cung cấp, vận chuyển lượng lớn dầu thô sản phẩm dầu, khí Nhất lòng đất biển: ngút tầm mắt thực khó để hình dung ! Dầu thô thường vận chuyển châu lục tàu chở dầu lớn, dầu khí tự nhiên vận chuyển (truyền dẫn) khắp lục địa đường ống Các đường ống có đường kính lớn (hệ thống đường ống Nga có đường kính lên đến1422mm), dài 1000km Hình 1.1 Xây dựng đường ống dẫn dầu, khí Đường ống dẫn dầu động mạch doanh nghiệp dầu khí, làm việc 24 ngày, bảy ngày tuần, liên tục cung cấp cho nhu cầu lượng Chúng đóng vai trò quan trọng cho kinh tế hầu hết quốc gia Đường ống dẫn có lịch sử lâu dài: đường ống dẫn sử dụng để vận chuyển chất lỏng chất khí từ hàng ngàn năm trước: người Trung Quốc sử dụng ống tre để truyền tải khí đốt tự nhiên để thắp sáng thủ đô Bắc Kinh họ từ năm 400 TCN Dầu khí đốt vận chuyển đường ống truyền dẫn lớn tới nhà máy lọc dầu, nhà máy điện, vv, chuyển hóa thành dạng lượng xăng dầu cho xe ô tô, điện cho nhà cửa Dầu khí đốt cung cấp lượng cho hầu hết giới Các loại nhiên liệu cung cấp lượng cho giới với dạng lượng đơn giản như: Dầu = 34% Than = 24% Khí đốt = 21% Hình 1.2: Tỉ lệ cung cấp lượng dạng lượng Chúng ta gọi dầu khai thác từ mặt đất “dầu thô “ không xử lý ('tinh chế') thành sản phẩm xăng dầu lửa mà sử dụng Khí 'tự nhiên' chủ yếu khí metan, thu theo ' cách tự nhiên' từ hồ chứa ngầm, trái ngược với khí thu từ việc đốt than Khí từ sản xuất khí khí mà sử dụng để chiếu sáng sưởi ấm vào kỷ 20 Đến nửa sau kỷ này, khí đốt tự nhiên xem nguồn lượng Hình 1.3: Tỉ lệ sử dụng loại khí lượng khác Nếu đường ống dẫn đáp ứng nhu cầu lớn dầu nhu cầu khí đốt cho hành tinh Các đường ống hình thức vận chuyển an toàn dạng lượng: Đường ống dẫn an toàn 40 lần so với xe bồn đường sắt, an toàn 100 lần so với xe bồn đường vận chuyển lượng; đường ống dẫn dầu làm tràn khoảng gallon (3,785 lít) cho triệu thùng-dặm, theo Hiệp hội Mỹ đường ống dẫn dầu Mĩ Một thùng, vận chuyển dặm (1609m), tương đương với thùng-dặm, có 42 gallon (159 lít) thùng Trong quy mô hộ gia đình,điều tương đương với việc thìa cà phê dầu tràn ngàn thùng Chịu sức ép lớn, đường ống công suất lớn mang nhiều sản phẩm nguy hiểm, đó, chúng thiết kế, xây dựng hoạt động dựa tiêu chuẩn công nhận tất phải tập trung vào an toàn Ngoài ra, đường ống phải đáp ứng quy định an toàn hầu hết quốc gia Những tiêu chuẩn quy định để đảm bảo an toàn bảo vệ đường ống dẫn.1.1.2 Tại Việt Nam Sự hình thành phát triển ngành khí Việt Nam năm 70 kỷ trước Sau ngày đất nước thống nhất, tháng 7/1976, vùng trũng sông Hồng, với hợp tác chuyên gia kỹ thuật Liên Xô, giếng khoan số 61, sâu 2.400m phát khí thiên nhiên Tiền Hải, Thái Bình Thềm lục địa vùng đặc quyền kinh tế Việt Nam có diện tích hàng trăm ngàn km2 Nhiều bể trầm tích kỷ Đệ Tam Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, vùng biển Tây-Nam, quần đảo Trường Sa Hoàng Sa nghiên cứu Hình 1.4: Các bồn trũng chứa dầu khí Việt Nam Năm năm sau, năm 1981, dòng khí công nghiệp đất nước khai thác để phát điện làm nhiên liệu khai sinh Khu Công nghiệp Tiền Hải, Thái Bình Tuy nhiên, sản lượng khí thiên nhiên Tiền Hải khiêm tốn, khoảng 22-24 triệu m3/năm sử dụng chủ yếu cho công nghiệp địa phương tỉnh Thái Bình để sản xuất gốm sứ, thủy tinh, vật liệu xây dựng (khoảng 8-9 triệu m3/năm) điện (khoảng 14-15 triệu m3/năm) Do đó, mức độ ảnh hưởng nguồn khí tới phát triển đất nước hạn chế phải đến lâu sau này, nguồn khí đồng hành dẫn vào bờ ngành công nghiệp Khí Việt Nam thật tăng tốc phát triển, đóng góp phần quan trọng vào cấu kinh tế lượng quốc gia Cùng với việc ký kết Hiệp định Hợp tác Thăm dò Khai thác Dầu khí Việt Nam Liên Xô tháng 6/1981 ký kết, Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Việt – Xô hình thành với mục đích tiến hành thăm dò, khai thác dầu khí số lô thềm lục địa phía nam Việt Nam Tiếp sau đó, chương trình xây dựng sở vật chất đồ sộ ngành Dầu khí triển khai tích cực biển bờ Vũng Tàu Tuyến đường ống lắp đặt liên doanh dầu khí Vietsovpetro xây dựng mỏ Bạch Hổ Mỏ Bạch Hổ mỏ lớn Việt Nam mỏ Việt Nam trực tiếp tham gia khai thác Mỏ nằm phía nam thềm lục địa Việt Nam nằm lô 09-1 thuộc bể trầm tích Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120 km Hình 1.5: Vị trí mỏ Bạch Hổ Đến tháng 6/1986, dầu thương mại thức khai thác từ mỏ Bạch Hổ Song song với trình khai thác dầu, lượng khí đồng hành đáng kể phun lên từ giếng khoan dầu thuộc mỏ Bạch Hổ bị đốt bỏ giàn khoan biển chưa có hệ thống đường ống dẫn khí vào bờ Đứng trước tình hình này, kế hoạch tổng thể sử dụng khí đồng hành Bạch Hổ Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam khẩn trương soạn thảo với tư vấn nhà thầu Canada SNC Lavalin, bao gồm hệ thống đường ống thu gom vận chuyển khí, giàn nén khí, nhà máy xử lý khí, kho chứa cảng xuất sản phẩm lỏng, trạm phân phối khí, với tổng vốn đầu tư khoảng 600 triệu USD Trên sở quy hoạch tổng thể sử dụng dụng khí Chính phủ phê duyệt năm 1993, Dự án đưa nhanh khí vào bờ (Fast track) với cấu hình tối thiểu nhà thầu Huyndai nhanh chóng triển khai Ngày 26/4/1995, hệ thống đường ống dẫn khí Bạch Hổ – Long Hải – Dinh Cố – Bà Rịa dài 124km, 16inch, công suất thiết kế tỉ m3 khí/năm hoàn thành xây dựng, đưa vào vận hành đặt viên gạch cho công nghiệp khí non trẻ đất nước kể từ đây, ngành Dầu khí Việt Nam thức bước sang chương 1.2 Giới thiệu chung mỏ Sư Tử Nâu 1.2.1 Hiện trạng mỏ Sư Tử Nâu Theo nhà địa chất dầu khí, khu vực bồn trũng Cửu Long rộng 60.000km nằm thềm lục địa phía Nam Việt Nam có trữ lượng dầu dự báo lên tới 700 800 triệu m3 Hiện nay, mỏ khai thác Bạch Hổ, Rồng, Hồng Ngọc, Rạng Đông, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Cá Ngừ Vàng có 16 dự án dầu khí với hàng loạt mỏ phát biến nơi trở thành khu vực thăm dò, khai thác trọng yếu Tập Đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PetroVietnam đơn vị thành viên), có Công ty liên doanh Điều hành Cửu Long (gọi tắt Cửu Long JOC) Công ty liên doanh Điều hành Cửu Long (Cửu Long JOC) đơn vị liên doanh Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) với đối tác nước SK, KNOC (Hàn Quốc) Perenco (Pháp) Mỏ Sư Tử Nâu nằm cách Vũng Tàu khoảng 180km hướng đông nam thuộc lô 15-1 khu vực bồn trũng Cửu Long Công ty liên doanh Điều hành Cửu Long trực tiếp đảm nhiệm hoạt động thăm dò khai thác Mặc dù mỏ Sư Tử Nâu phát từ năm 2005, thời gian đầu việc tìm kiếm thăm dò nhiều hạn chế Năm 2010, Cửu Long JOC phát thấy dầu khí tập cát E, tầng Oligocene mở triển vọng khai thác mỏ Từ đến nay, mỏ Sư Tử Nâu cho phép khai thác dầu thương mại với sản lượng hàng chục nghìn thùng dầu/ngày Hình 1.6 : Vị trí mỏ Mỏ Sư Tử Nâu Dự án phát triển Mỏ Sư Tử Nâu dự án thứ Cửu Long JOC sau dự án Sư Tử Đen Tây Nam, Sư Tử Vàng, Sư Tử Đen Đông Bắc, Sư Tử Trắng, Sư Tử Vàng Đông Bắc 1.2.2 Giới thiệu giàn khai thác STN-S Hình 1.7 Giàn khai thác STN-S -Giàn khai thác STN-S giàn khai thác cố định Chức giàn khai thác xử lí dầu khí -Cấu tạo giàn gồm có phần móng cứng, khối chân đế phần kết cấu thượng tầng Khối chân đế kết cấu thép không giàn làm từ thép ống, phần thượng tầng có cấu trúc module lắp sàn chịu lực - Giàn STN-S cho dòng dầu (FO) vào ngày 14/09/2014, với lưu lượng 5.300 thùng dầu/ngày Bên cạnh giàn STN-N gấp rút hoàn thiện Nâng tổng mức lưu lượng khai thác mỏ lên 34.000 thùng/ngày 1.3 Quy hoạch mỏ Sư Tử Nâu 1.3.1 Những để qui hoạch mỏ Qui hoạch mỏ phụ thuộc trữ lượng mỏ việc lựa chọn công nghệ khai thác, từ tính toán số lượng công trình khai thác tối tư sản lượng tối ưu (thùng dầu/ngày) để đảm bảo công tác khai thác đạt hiệu cao Căn qui hoạch mỏ: - Trữ lượng mỏ - Hệ số thu hồi, phân bố sản lượng theo đời mỏ - Nhu cầu thị trường - Nhu cầu khai thác chủ đầu tư Căn nhu cầu khai thác, phân phối sản phẩm khác thác để xác định số lượng dàn khoan (dàn công nghệ, dàn khoan khai thác…), bể chứa (chứa dầu trước xuất), hệ thống đường ống (phân phối thu gon từ dàn nhỏ…) 1.3.2 Những yêu cầu thiết kế, quy hoạch hệ thống khai thác mỏ Khu khai thác dầu khí cần xem tổ hợp công nghệ đồng nhất, đảm bảo thu nhận sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu với chi phí cho khai thác, thu gom xử lý vận chuyển sản phẩm tối thiểu Hệ thống bao gồm quy trình công nghệ: -Thu gom, vận chuyển đo sản phẩm giếng khai thác mỏ -Tách sơ sản phẩm từ giếng -Xử lý dầu -Xử lý nước thải loại khác cho hệ thống trì áp suất vỉa -Tiếp nhận đo lường dầu -Xử lý khí Các công trình công nghệ thu gom vận chuyển sản phẩm giếng cần phải: -Đo sản phẩm khai thác -Phân bố dòng dầu theo tính chất lý hoá theo công nghệ vận chuyển -Độ kín hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí phải đảm bảo tránh thất thoát phải đảm bảo không bị ô nhiễm môi trường Sử dụng hệ thống đường ống chuyên dụng để tách pha sản phẩm -Tính toán khí theo hướng sử dụng 1.3.3 Những yêu cầu thiết kế, xây dựng, khai thác hệ thống thu gom: -Sơ đồ công nghệ cần phải chọn thích hợp với điều kiện khí hậu, địa hình địa chất vùng mỏ, đồng thời phải phù hợp với tính chất lí hoá, lưu diễn sản phẩm khai thác - Các thiết bị công nghệ: bơm, nén khí, đo, tách … phải có khả cải tiến -Các hệ thống thu gom cần phải có khả xây dựng mới, cải tạo, sửa chữa nhanh kinh tế Có thể thay đổi thông số quy trình công nghệ cho phù hợp với thay đổi trình khai thác -Các hệ thống thu gom cần phải cho phép thực đồng thời việc tách pha khí pha lỏng -Trong hệ thống thu gom cần phải xét đến khả tải số đường ống công nghệ Do để an toàn giai đoạn khai thác khác cần phải thiết kế đường ống với hệ số n =1,5 theo công suất Đường ống hệ thống thu gom cần phải có đoạn dự bị, đường vòng khép kín để thay đổi dòng theo hướng khác 1.3.4 Sơ đồ quy hoạch mỏ Qui hoạch mỏ Sư Tử Nâu gồm hạng mục sau: - Hai giàn đỡ đầu giếng (Two Wells Head Platform): STN-S STN-N -Một giàn đỡ đầu giếng vận hành (A Well Head Platform (HSP)) : WHP-B (Existing) -Hệ thống đường ống kết nối biển 10 1.8 Sơ đồ tuyến mỏ Sư Tử Nâu 38 Trong đất trầm tích tồn vi khuẩn khử sunphate, hoạt động vi khuẩn làm phức tạp thêm tính chất nhiệt động kim loại Lớp sunphide tạo thành hoạt động vi khuẩn trở thành cathode sắt, cần nhiều electron để bảo vệ Trong thực tế phát có hoạt động vi khuẩn SRB, điện bảo vệ cần tăng thêm -100mV Hệ thống bảo vệ cathode áp dụng với đường ống lớp bọc, nhiên chi phí đắt Hệ thống đường ống thực tế bao phủ hoàn toàn, hệ thống bảo vệ cathode đảm bảo không bị ăn mòn chỗ hư hỏng lớp bọc Đối với hệ thống đường ống với lớp bọc tuyệt đối tốt, cường độ dòng bảo vệ không Tuy nhiên thực tế đường ống cần cường độ dòng điện bảo vệ khoảng 100 – 200mA lên 50A cho hệ thống hoạt động lâu năm 1) Bảo vệ anode hy sinh (protector) Kim loại cần bảo vệ (công trình thiết bị kim loại) nối với kim loại khác có điện điện cực âm Trong trình làm việc, kim loại hoạt động anode, bị hòa tan vào môi trường để bảo vệ cho công trình khỏi bị ăn mòn Từ có tên gọi “anode hy sinh”, tên gọi khác protector *Ưu điểm: - Phương pháp cho kết chống ăn mòn mong muốn - Lắp đặt đơn giản - Dùng cho tuyến ống dài, qua vùng xa nguồn điện - Nguyên vật liệu đơn giản *Nhược điểm: - Trong điều kiện có sinh vật sống ký sinh, bề mặt anode bị che phủ làm giảm khả chống ăn mòn mong muốn - Phải khảo sát định kỳ để đánh giá lại khả chống ăn mòn anode Các loại anode trường sử dụng: - Anode hình vành khuyên thường sử dụng cho đường ống bọc gia tải - Anode hình thang sử dụng cho loại công trình không bọc lớp gia tải phân bố - Vật liệu để chế tạo anode thường nhôm, hợp kim chúng 39 Hình 4.2 Sơ đồ bảo vệ annode hy sinh 2) Bảo vệ dòng Hình 4.3 Sơ đồ bảo vệ dòng điện Trong sơ đồ bảo vệ dòng công trình (kim loại cần bảo vệ) đóng vai trò cathode Hai điểm khác so với sơ đồ bảo vệ anode hy sinh là: - Dùng dòng điện bên để phân cực, khác với dòng điện tự sinh sơ đồ bảo vệ anode hy sinh - Vật liệu anode không thiết phải vật liệu hy sinh Dòng điện lấy từ điện lưới, qua hạ chỉnh lưu để trở thành nguồn chiều Nguồn điện bên có nhiệm vụ cung cấp dòng ổn định, mức bảo vệ không đổi suốt thời gian vận hành đến tất diện tích cần bảo vệ * Ưu điểm: - Chủ động công tác chống ăn mòn - Độ an toàn cao 40 *Nhược điểm: - Yêu cầu theo dõi vận hành chuyên nghiệp Đặc biệt điểm nối dây dẫn với ống, dây dẫn với anode cần kiểm tra cẩn thận - Phụ thuộc vào điều kiện vị trí vật bảo vệ so với nguồn điện, khí cho việc bảo vệ công trình chạy dài, xa khu vực có khả cung cấp nguồn điện ổn định - Khó kiểm soát hệ thống ăn mòn theo loại 4.2 Chọn vật liệu làm anode Vật liệu sử dụng bảo vệ anode kim loại hợp kim có điện thấp điện kim loại cần bảo vệ môi trường ăn mòn Vật liệu chế tạo thường nhôm, kẽm, hợp kim nhôm kẽm 1) Anode kẽm Kẽm sử dụng dự án đường ống dẫn cần kéo dọc theo Kẽm anode không hoạt động tốt cho đường ống chôn dùng để vận chuyển chất truyền dẫn nóng có thiết bị ăn mòn dạng hạt nhiệt độ 508ºC Ngoài có xu hướng anode kẽm bị thụ động hóa nhiệt độ 708ºC Anode kẽm không dùng vùng nước sâu chúng hiệu quả, đòi hỏi khối lượng lớn để bảo vệ Tuy nhiên lắp đặt đơn giản kẽm đúc vào mối nối ống, không cần phải sử dụng cáp kết nối điện với thép 2) Anode nhôm Anode nhôm hoạt động tốt nhiều Chúng phù hợp cho đường ống dẫn chôn dùng để vận chuyển chất lưu nóng Nói chung, đường ống dẫn vùng nước sâu, anode hợp kim nhôm gắn liền với đường ống anode vòng Các anode thường gắn chỗ nối ống, xưởng thực bọc ống theo phương pháp lắp đặt S-lay J-lay Tiếp xúc điện với đường ống thực cách hàn nhiệt nhôm hàn dây cáp từ anode Trong trường hợp lắp đặt đường ống phương pháp cuộn, anode lắp đặt tàu nằm ống không quay căng thẳng Trong trường hợp này, anode gắn với đường ống bu-lông gắn cáp hàn nhiệt nhôm với đường ống Các loại anode thường sử dụng: - Kiểu hình trụ: sử dụng cho ống không bọc gia tải 41 Hình 4.4 Anode hình trụ -Kiểu hình thang: Sử dụng cho đường ống không bọc gia tải Hình 4.5 Anode hình thang -Kiểu hình bán khuyên: sử dụng cho đường ống có bọc gia tải Hình 4.6 Anode hình bán khuyên Lựa chọn anode cho tuyến ống nội mỏ Sư Tử Nâu Do tuyến ống tuyến ống dẫn khí biển, ta sử dụng loại anode dạng hình bán khuyên 42 Một số ưu điểm anode hình vành khuyên sử dụng để bảo vệ cho tuyến ống ngầm (tuyến ống biển) - Dạng vành khuyên dễ dàng lắp đặt vào đường ống có tiết diện hình tròn - Chiều dày anode loại thường chế tạo chiều dày lớp bọc bê tông gia tải để thuận lợi cho việc thi công thả ống S-lay J-lay Do lắp sát vào bề mặt ống nên chúng không bị phá hủy hoạt động thả neo hay kéo lưới đánh bắt cá tàu thuyền khơi Vật liệu chế tạo anode sử dụng nhôm có ưu thế: - Khả bảo vệ nhôm tốt kẽm (thế điện cực âm kẽm) - Khối lượng sử dụng anode nhôm để bảo vệ ăn mòn anode kẽm điều kiện Do thuận lợi cho công tác thi công rải ống 4.3 Các bước tính toán Để tiến hành thiết kế bảo vệ cathode cho đường ống dẫn vùng nước sâu, thông số cần phải biết đến là: - Thời gian phục vụ/thiết kế (năm) - Sự hư hỏng lớp lớp phủ (%) - Mật độ dòng điện để bảo vệ (mA/m) ống chôn không chôn - Điện trở suất nước biển (Ω-cm) - Điện trở suất đất (Ω-cm) - Thế bảo vệ đường ống (bình thường, 900mV WRT Ag/AgCl) - Anode đầu (A.h/kg) - Thế anode (mV w.r.t Ag/AgCl) - Hệ số sử dụng anode (%) - Nhiệt độ nước biển (ºC) - Nhiệt độ đường ống dẫn (ºC) - Độ sâu lún/độ sâu vùi đường ống (cm) Cơ sở cho việc tính toán chống ăn mòn anode theo quy phạm DnVRPB401-2005 (Cathodic Protection Design) Tuổi thọ hệ thống bảo vệ tuổi thọ công trình (năm) Thiết kế phải đáp ứng hai yêu cầu: - Tổng khối lượng tịnh anode phải đủ để đáp ứng nhu cầu dòng điện tổng cộng suốt đời sống thiết kế - Bề mặt tiếp xúc với bên anode phải đủ để cung cấp dòng điện yêu cầu cuối đường ống thiết kế (khu vực phải đủ để đáp ứng nhu cầu dòng điện kết thúc đường ống thiết kế, bề mặt tiếp xúc bên anode tính từ kích thước ban đầu, khối lượng tịnh hệ số sử dụng anode) Trước hết cần tính toán: *Bước 1: Tính diện tích bề mặt tuyến ống cần bảo vệ: 43 Ac = D.L0 Trong đó: D: đường kính ống thép (m) L: chiều dài tuyến ống *Bước 2: Tính cường độ dòng điện yêu cầu IC, (A) IC = AC.iC fC Trong đó: AC : diện tích bề mặt tuyến ống cần bảo vệ fC: hệ số phá hủy sơn, phụ thuộc vào đặc tính chất sơn phủ lấy theo mục 6.4.4 –[10], dùng hệ số phá hủy sơn trung bình (fcm) để tính toán: fcm = a +b tf : tuổi thọ thiết kế công trình, thông thường t f = 40 năm (đối với tuyến ống dẫn dầu) tf = 20 năm (đối với tuyến nội mỏ) Các hệ số a,b tra theo bảng 10.4[10] Ví dụ: tuyến ống sơn chống ăn mòn loại III (chiều dày nhỏ lớp 350 m), độ sâu nước 46m, tra bảng 10-4 DNV RP-B401 – 2005 ta a = 0,02; b= 0,008 ⇒ fcm = 0,02 + 0,008 = 0,14 iC: mật độ dòng điện bảo vệ (A/m 2) Mật độ dòng điện bảo vệ - mật độ dòng điện thiết kế ban đầu phụ thuộc vào thay đổi độ sâu đáy biển nhiệt độ vùng cần bảo vệ, lấy theo bảng sau: Bảng 4.1 Mật độ dòng điện thiết kế ban đầu/cuối cho thép trần vùng khí hậu khác (A/m2) Nhiệt Cận nhiệt đới Ôn đới ÷ 12 Vùng lạnh đới >20ºC 12 ÷ 20ºC ºC 30 0,080 0,090 0,110 0,130 Bảng 4.2 Mật độ dòng điện thiết kế trung bình cho thép trần (A/m ) Độ sâu (m) Độ sâu (m) ÷ 30 >30 Nhiệt đới >20ºC 0,07 0,06 Cận nhiệt đới 12 ÷ 20ºC 0,08 0,07 Ôn đới ÷ 12 ºC 0,10 0,08 Vùng lạnh